4 可靠性设计的步骤

可靠性设计的步骤

1、提出设计任务，规定详细指标。常以设计任务书的形式提出设计任务及详细的技术性能指标，包括可靠性指标。

2、确定有关的设计变量和参数。它们应当是对设计结果有影响的、能够亮度和相互独立的。

3、失效模式及其分析。确定零件的失效模式是否相互独立。若是相互独立的，则一种失效模式下的应力与强度计算不受其他失效模式的影响，否则，应对受到影响的失效模式下的应力与强度加以修正，以使计算出的失效模式的可靠度相互独立。

4、确定失效模式的判据。机械零件可能的失效模式有：材料屈服、断裂、疲劳、过度变形、压杆失衡、腐蚀、振幅过大、蠕变等。较常用的判据有：最大正应力、最大剪应力、最大变形能、最大应变能、最大应变、最大变形、疲劳下的变形能、疲劳下的最大总应变、最大许用腐蚀量、最大许用磨损量、最大许用振幅、最大许用蠕变等。

5、得出应力公式。对于每种失效模式，在确定载荷、尺寸、物理性质、工作环境、时间等设计变量及参数之间的函数关系后，得出应力公式。

6、确定每种失效模式下的应力分布。按照上述过程进行。

7、确定强度计算公式。一旦强度的应力被工作应力超过即失效时，就会导致一定的失效模式，这种失效模式发生的概率，就是不可靠度。零件的强度数据可由材料的强度数据用一些修正参数加以修正后得到。8、确定每种失效模式下的强度分布。零件的强度分布可由试件的强度分析（即材料的强度分布）用每个强度修正系数加以修正后得到。由试验直接得出零件的强度分布则更可靠。

9、确定每种致命失效模式下与应力分布和强度分布相关的可靠度。当零件只有一种致命是失效模式时，则仅需按这一种失效模式的判据来计算其可靠度；如果还有其他致命是消磨模式，则应计算所有致命失效模式的可靠度。

10、确定零件的可靠度。如果在确定每种失效模式下的应力分布和强度分布时已经考虑了其他失效模式的影响，设n为可能的失效模式数（n>0），R i为第i种失效模式下的可靠度，则零件的整个可靠度为

这时，其中任何一种失效模式出现时，零件即失效。

另一种方法是根据最有可能发生的那种失效模式下的可靠度来确定。显然，这种失效模式的发生概率最高而其可靠度最低，若用R i(min)表示，则零件的整个可靠度为

如果零件的实际可靠度为R，则有

上式表示：零件确是由于单一的失效模式引起失效，则其实际可靠度将接近（小于）或等于R i(min)，如果是由于多种原因引起失效，则零件的实际可靠度将接近（大于）或等于。

11、确定零件可靠度的置信度。可靠度是对于零件而言，而置信度是对于样本试验结果而言。例如，某零件在可靠度为98%，置信度为90%时，表示在对该零件任意抽取的10个样本（容量n=10）进行试验时，9个样本中将有两个或少于两个零件失效，有一个样本中将有两个以上的零件失效。

12、按上述步骤求出系统中所有关键零部件的可靠度。

13、计算子系统和整个系统的可靠度。当计算的系统可靠度达不到要求时，则应对设计进行迭代调整，直到达到规定的可靠度目标值为止。

14、必要时可对某些设计内容进行优化。例如，可对性能或性能匹配、可靠性匹配、维修性、安全鞋、费用、重量、体积、操作性、制造过程的匹配、交货日程表等进行优化。